TSI系统调试基本知识

本内容将围绕大多数电厂中广泛使用的美国本特利（BENTLY）公司生产的振动检测系统3500为模版，全面讲述系统安装、组态、调试过程及调试中常见问题的处理。

第一节 TSI系统硬件基本知识

3500系统能提供连续、在线监测功能，适用于机械保护应用，并为早期识别机械故障提供重要的信息。该系统高度模块化的设计主要包括：

序号 名称 1. 仪表框架 2. 电源模块 3. 接口模块 4. 键相器模块 5. 监测器模块 6. 继电器模块 7. 三重冗余继电器模块 8. 通讯网关模块 9. 3500 框架组态软件 见下图：

型号 3500/05 3500/15 3500/20 3500/25 3500/32 3500/34 3500/92 数量 一套 一或两块 一块 一或两块 一个或多块 一个或多块 一个或多块 配置要求 必须 必须 必须 可选 必须 可选 可选 可选 必须 3500/XX（42、45、53、50） 一个或多块

系统的工作流程是：从现场取得的传感器输入信号提供给3500监测器框架内的监测器和

键相位通道，数据被采集后，与报警点比较并从监测器框架送到一个地方或多个地方处理。

3500框架中模件的共同特征是带电插拔和内部、外部接线端子。任何主模件（安装在3500框架前端）能够在系统供电状态中拆除和更换而不影响不相关模块的工作，如果框架有两个电源，插拔其中一块电源不会影响3500框架的工作。外部端子使用多芯电缆（每个模块一根线）把输入\\输出模块与终端连接起来，这些终端设备使得在紧密空间内把多条线与框架连接起来变的非常容易，内部端子则用于把传感器与输入\\输出模块直接连接起来。外部端子块一般不能与内部端子输入/输出模块一起使用。

1、3500/05系统框架

3500框架用于安装所有的监测器模块和框架电源。它为3500各个框架之间的互相通讯提

供背板通讯，并为每个模块提供所要求的电源。

3500框架有两种尺寸：

1 全尺寸框架——19英寸EIA框架，有14个可用模块插槽 2 迷你型框架——12英寸框架，有7个可用模块插槽 电源和框架接口模块必须安装于最左边的两个插槽中。其余14个框架位置（对 与迷你型框架来说是其余7个位置）可以安装任何模块。

2、3500/15电源模块

3500 电源是半高度模块，必须安装在框架左边特殊设计的槽口内。3500 框架可装有一个或两个电源(交流或直流的任意组合)。其中任何一个电源都可给整个框架供电。如果安装两个电源，第二个电源可做为第一个电源的备份。当安装两个电源时，上边的电源作为主电源，下边的电源作为备用电源，只要装有一个电源，拆除或安装第二个电源模块将不影响框架的运行。3500 电源能接受大范围的输入电压，并可把该输入电压转换成其它3500 模块能接受的电压。对于3500 机械保护系统，有以下三种电源： 1.交流电源 2.高压直流电源

3.低压直流电源 输入 电源选项:

175 到 264 Vac rms: (247 到 373 Vac, pk)，47 到 63 Hz。该选项使用交流电源且为高电压(通常220V)交流电源输入模块(PIM)。安装版本R 以前的交流电源输入模块(PIM)和/或版本M 以前的电源模块要求电压输入：175 到250 Vac rms。

85 到 132 Vac rms: (120 到 188 Vac, pk), 47 到 63 Hz。该选项使用交流电源并且是低电压(通

常110V)交流电源输入模块(PIM)。安装版本R 以前的交流电源输入模块(PIM)和/或版本M 以前的电源模块要求电压输入：85 到125 Vac rms。

88 到 140 Vdc: 该选项使用直流电源，并且是高电压直流电源输入模块(PIM)。 20 到 30 Vdc: 该选项是低压直流供电，是低压直流供电模块(PIM)。

超限保护:对于所有电源类型，低电压不会损坏电源或PIM。一个超范围电压将使PIM 上的保险丝开路。 满框架电流值:

175 到 254Vac 输入: 2.3 A rms (最大)。 85 到 132 Vac 输入: 4.5 A rms (最大)。 88 到 140 Vdc 输入: 2.5 A (最大)。 20 到 30 Vdc 输入: 10.0 A (最大)。 输出：前面板发光二极管

电源OK LED: 当电源工作正常时，灯亮。

单点接地线连接：为避免接地回路，系统必须提供一单点接地，电源输入模块为你提供了一个开关，来区别控制系统在哪儿接地。如果装了两个电源，那么两个开关需要调到同一位置。电源输入模块出厂时，开关调到关（CLOSED）；接地系统通过末端（END）引到端子连接器上，如果系统在另一个地方接地，比如用外部安保器，需把开关调到（OPENED）。下图演示了如何把开关跳到（OPENED）位置。

1． 从端子连接器上拆除导线保护

罩；

2． 拆下边上的十字槽螺钉，该螺钉

用来固定电源输入模块的金属罩片；

3． 松开固定外壳地线夹子的两个螺

钉，该螺钉位于端子连接器下，拆下外壳的地线夹子；

4． 拆下金属罩片底部的薄金属片，

端子连接器滑过金属罩片。 5． 把开关推向开（OPENED）位置； 6． 把金属罩片和外壳地线夹子在电

源输入模块上复位。

3、3500/20框架接口模块

框架接口模块(RIM)是3500框架的基本接口。它支持本特利内华达用于框架组态并调出机组中信息的专有协议。框架接口模块必须放在框架中的第一个槽位(紧靠电源的位置)。 RIM 可以与兼容的本特利内华达通讯处理器，如TDXnet、TDIX 和DDIX 等连接。虽然RIM 为整个框架提供某些通用功能，但它并不是重要监测路径中的一部分，对整个监测系统的正确和正常运行没有影响。每个框架需要一个框架接口模块。

其前面板上有RS-232 串行接口，可以与主机连接进行数据采集和框架组态，波特率最大38.4K，电缆长度要求最长30m。后面的I/O（输入/输出）模块上有 RS-232/RS-422 串行接口，同样可以与主机连接进行数据采集和框架组态，最大波特率38.4K，电缆长度：RS232为最长30m，RS422为最长1200m。RS422接口还能使使多台3500框架以菊花链连接同3500 主机软件进行通讯。

连接计算机或

上一个框架

连接下一个框架

前面板上各LED（发光 二极管）含义：

OK LED: 当框架接口模块操作正常时闪亮；

TX/RX LED: 当RIM 与3500 框架中的其它模块相互通讯时闪亮； TM LED: 当3500 框架处于报警倍增状态时闪亮； CONFIG OK LED: 当3500 框架的组态正确时闪亮。 前面板各硬件开关作用：

框架复位按钮: 清除锁定的报警和延时正常通道(Timed OK)失败，同输入/输出模块上的

“框架复位”触点有相同的功能。

地址开关: 用来设置框架地址，共有63 个可选地址。

组态钥匙锁: 是用来设定3500 框架处于\（“运行”）模式或\（“编程”）

模式。RUN 模式允许框架正常操作并且锁定任何组态变化。PROGRAM 模式允许框架正常运行并且允许对框架进行远程或本地组态。钥匙键可以在框架中的两个位置之间任意转还，允许开关保持在RUN 或PROGRAM 位置。锁定至RUN 方式可以防止任何非授权的框架组态。锁定至PROGRAM 方式可以在任何时间对框架进行远程组态。

1） LED:显示模块运行状态； 2） 硬件开关；

3） 组态端口：使用使用RS-232 协

议，从框架中组态或调出机械数据；

4) 框架接口 I/O 模块: 使用RS-232 和RS-422 通讯协议以菊花链形式连接或 组态框架；

5) 数据管理者系统 I/O 模块: 连接两个本特利内华通讯处理器到3500 框架。

4、3500/22瞬态数据接口

3500瞬态数据接口（TDI）是3500监测系统和本特利内华达 System 1TM 机械管理软件之间的接口。TDI结合了3500/20框架接口模块（RIM）和通讯处理器，如TDXnet的功能。TDI运行在3500框架的RIM插槽中，与M系列监测器（3500/40M、3500/42M等）配合使用，连续采集稳态和瞬态波形数据，并通过以太网将数据传送到主计算机软件。TDI具有标准的静态数

据采集，但是采用可选的通道使能磁盘，也可采集瞬态或动态数据。TDI与以前的通讯处理器相比，除了将通讯处理器的功能集成到3500框架以外，还有其它几方面的改进。

TDI为全部框架提供通用功能，但并不是关键监测通道的组成部分，不影响整个监测系统的正确和常规运行。每个框架要求一个TDI或RIM。TDI只占用框架中的一个槽位，必须位于第一个插槽中（紧邻电源模块）。

对于三重模块冗余（TMR）应用，3500系统要求TMR形式的TDI。除了所有标准TDI的功能，TMR TDI还具有“监测器通道比较功能”。通过选择监测器选项的安装功能，3500TMR组态执行监测表决功能。采用这种方式，TMR TDI连续比较三个冗余监测器的输出。如果TMR TDI检测出其中一个监测器的输出信息与其它两个监测器不相等（在组态的百分比之内），它就会向监测器发出错误指示，并在系统事件列表中加入一个事件。

模件前面板的LED发光二极管的用途和各硬件转换开关与3500/20的相同，只是它的地址选择开关有127个地址可选。背面板的接口如下图所示：

1） 主模块

2） 10/100 Base T以太网输入/输出模块，

RJ-45（电话插座类型）用于

10Base-T/100Base-TX以太网电缆，电缆长度最大100m；

3） 100 Base FX 以太网输入/输出模块，

MT-RJ光纤接头，100Base-FX电缆，最大400米（1312英尺）多模光纤电缆； 4） 发光二极管：指示模块的运行状态 5） 硬件转换开关

6） 组态端口：采用RS-232协议组态或检

索机器数据

7） OK继电器：指示框架的OK状态

8） 光纤以太网端口：用于组态和数据采

集

9） RJ45以太网端口：用于组态和数据采

集

10） 系统触点

5、3500/25键相器模块

3500/25 改进的键相器模块是一个半高度，2 通道模块，用来为3500 框架中的监视器模块提供键相位信号。此模块接收来自电涡流传感器或电磁式传感器的输入信号，并转换此信号为数字键相位信号，该数字信号可指示何时转轴上的键相位标记通过键相位探头。每个键相模块有2个输入通道，3500 机械保护系统可安装2个键相器模块，接收4个键相位信号。

注: 键相位信号是来自旋转轴或齿轮的每转一次或每转多次的脉冲信号，提供精确的时间测量。允许3500 监测器模块和外部故障诊断设备用来测量诸如1X 幅值和相位等向量参数。

每个键相器模块可接收2 个来自涡流传感器或电磁传感器的信号。输入信号范围为-0.8V到-21.0V(非绝缘I/O 模块)和+5V到-11V(绝缘I/O 模块)。模块内可限幅，使信号不得超过此范围。无源电磁传感器要求轴转速大于200rpm(3.3Hz)。在框架前面板上，通过同轴接头，有2 个缓冲键相位输出信号。2 个缓冲键相位输出同样可在框架背面，通过欧式接头得到。前面板发光二极管 OK 指示灯: 可指示在键相器模块内检测到一个故障。 TX/RX 指示灯: 当键相器模块与框架接口模块(RIM)进行通讯时，发出指示。

下图所示为键相模块前视图和几种不同类型I/O模块的后视图。

1) 缓冲的传感器输出

2) I/O 模块，绝缘内部端子 3) I/O 模块，绝缘外部端子 4) I/O 模块，非绝缘内部端子 5) I/O 模块，非绝缘外部端子 6) 带安全栅的I/O 模块，内部端子

6、3500/40M 位移监测器

3500/40M Proximitor.是4通道位移监测器，接收本特利内华达位移传感器的输入，对信号进行处理后生成各种振动和位移测量量，并将处理后的信号与用户可编程的报警设置点进行比较。可以使用3500 框架组态软件对3500/40M 的每个通道进行组态，使其具有如下功能： ? 径向振动 ? 轴向位移 ? 差胀 ? 轴偏心

R滚动轴承振动 ? REBAM○

注: 该监测器通道成对组态，一次最多可执行上述功能中的2 个。通道1 和通道2 执行一个功能，通道3 和通道4 执行另一个功能或同一功能。 3500/40M 监测器的主要功能为:

1) 通过连续不断地将机器振动当前值与组态中的报警值进行比较，并驱动报警系统，从而达到保护机器的目的；

2) 为操作人员和维护人员提供关键设备的振动信息。

通过组态，每一通道通常将输入信号处理成“静态值”。每一静态值都有组态好的警告报警值，每两个静态值都可组态一个危险报警值。报警的延迟时间可通过软件设定。 前面板LED（发光二极管）OK LED: 指示3500/40M 正常运行

TX/RX LED: 指示3500/40M 正与3500 框架内其它模块通讯 Bypass LED: 指示3500/40M 处于旁路模式

传感器缓冲输出: 前面板对应每一通道均有同轴接头，每一同轴接头都有

短路保护

1. 主模块前视图

2. 状态发光二极管 3. 缓冲传感器输出 4. I/O 模块

5. 安全栅 I/O 模块，

内部端子

6. I/O 模块，内部端子 7. I/O 模块，外部端子 8. I/O 模块，外部端子

我们还可以根据前面板上各个LED（发光二极管）的状态来判断模块的故障状态，如下表所示，其他模块与其类似。

7、3500/42M 位移、速度加速度监测器

3500/42M 位移/速度加速度监测器和3500/40M功能相似，只是功能更强一些，它也是一个4 通道

监测器，它可以接受来自位移、速度、加速度传感器的信号，通过对这些信号的处理，它可以完成各种不同的振动和位置测量，并将处理的信号与用户编程的报警值进行比较。

3500/42M 的每个通道均可以使用3500 框架组态软件进行编程，完成下列各种功能：

? 径向振动 ? 轴向位移 ? 差胀 ? 偏心 ? REBAM. ? 加速度 ? 速度

? 轴绝对振动 ? 圆形可接受区

注: 监测器通道成对编程，可以同时完成最多以上两个功能。通道1 和2 可以完成一个功

能，而通道3 和4 完成另一个(或相同的)功能。 3500/42M前面板LED（发光二极管）的含义及通过其进行的故障诊断与前面的3500/40M模件相似。

下图所示为其前后面板示意图：

1. 状态发光二极管 2. 传感器缓冲输出

3. 位移/速度加速度带内部端子 的I/O 模块

4. 位移/速度加速度带外部端子的I/O 模块

5. 带外部端子的三重冗余I/O 模块

8、3500/45 差胀∕轴向位置监测器

3500/45 差胀/轴向位置监测器是一个可接收趋近式涡流传感器、旋转位置传感器

(RPT)、DC 线性可变微分变换器(DCLVDT)、AC 线性可变微分变换器(AC LVDT)和旋转电位计输入信号的4 通道监测器。测量类型和相关的传感器输入将决定需要哪种输入/输出(I/O)模块。 它对输入信号进行处理，并将处理后的信号和用户可编程的报警设置进行比较。应用3500 框架组态软件，3500/45 可被编程去完成如下功能： ? 轴向（侧向）位置 ? 差胀

? 标准单斜面差胀 ? 非标准单斜面差胀 ? 双斜面差胀 ? 补偿式差胀 ? 壳胀 ? 阀门位置

注: 监测器通道成对编程，每次最多能完成上述的两个功能。通道1 和2 能完成一个功能，而通道3 和4 能实现另外一个(或同一个)功能。但是，只有通道3 和4 能实现壳胀监测。 3500/45 监测器的主要功能是：

1) 通过将所监测参数与设定的报警点进行连续比较并驱动报警，以提供机械保护功能 2) 为运行人员和维护人员提供基本的机器信息。

根据组态，每一通道可将输入信号处理为称作“比例值”的多种参数。每一个有效比例值可组态为报警设置点，而任意两个有效比例值可组态为危险设置点。

前面板LED（发光二极管）： OK LED 指示3500/45 运行正常

TX/RX LED：指示3500/45 正在与3500框架内其它模块通讯 旁路LED：指示3500/45 正处于旁路关态

通过LED进行故障诊断时，3500/45与前面提到的3500/40M相似。 传感器缓冲输出：在监测器前面板上每个通道对应有一个同轴接头。各同轴接头带有短路保护。当使用DC LVDT 时，通道3 和通道4 是-10Vdc 的电平转换。当使用ACLVDT 时，所有通道均为由LVDT 返回的交流信号的直流显示。

左图为差胀/轴向位置监测器的前视图和用于电涡流传感器、旋转位置传感器和DC LVDT 的I/O 的后视图

1) 监测器前视图

2) 状态LED 3) 传感器缓冲输出: 为四个传感器提供未滤波输出。所有输出均为短路保护。当使用DC LVDT 时，通道3 和通道4 具有–10V 的电平转换。当使用AC LVDT 时，所有通道为基于AC LVDT 二级输出经信号处理后的直流表示 。

4) 用于电涡流传感器、旋转位置传感器或DC LVDT 的各种I/O 模块的后视图。

5) 位置I/O 模块，内部端子，用于电涡流传感器、旋转位置传感器或DC LVDT

6) 位置I/O 模块，外部端子，用于电涡流传感器、旋转位置传感器或DC LVDT

7) 位置I/O 模块，TMR 分散式，外部端子，用于电涡流传感器DC LVDT

8) 位移/速度加速度I/O 模块，TMR 分散式，外部端子，用于电涡流传感器

左图为用于AC LVDT

和旋转电位计的I/O 的后视图

9) 用于AC LVDT 的各种I/O 模块的后视图 10) 位置I/O 模块，内部端子，用于AC LVDT 11) 位置I/O 模块，外部端子，用于AC LVDT 12) 用于旋转电位计的各种I/O 模块的后视图 13) 位置I/O 模块，内部端子，用于旋转电位计 14) 位置I/O 模块，外部端子，用于旋转电位计

9、3500/50 转速模块

3500/50 转速表模块是一个两通道模块，它可接收来自涡流传感器或磁传感器（除非另外注明）的信号，可确定轴的转速、转子的加速度或转子的方向。它将这些测量量与用户可编程的报警点进行比较，当超过报警点时发出报警。3500/50转速表模块可使用3500 框架组态软件进行编程，可将它组态成下列四种不同类型： 1. 转速监测，设置点报警和速度带报警 2. 转速监测，设置点报警和零转速指示 3. 转速监测，设置点报警和转子加速度报警 4. 转速监测，设置点报警和反转指示

3500/50 可被组态成向3500框架背板提供键相位信号，供其它监测器使用，因此不必再在框架内安装键相位模块。3500/50还有一个峰值保持功能；它可以存储机器曾达到的最高转速、最高反转速度或反转的数量（取决于所选择的通道类型）。这些峰值可由使用者复位。 应用说明

? 本特利内华达转速表模块不单独使用或作为某一部件用于转速控制或超速保护系统。 ? 本特利内华达转速表模块不为转速控制或超速保护系统提供保护冗余和响应转速。 ? 模拟量比例输出只用于数据收集、图表记录或显示。另外，转速的警告设置点只是用于通知目的。

? 磁传感器不使用反转选项，因为这些传感器在低转速时不能为检测电路提供清晰边沿，这将引起

错误的反转指示。

? 磁传感器不推荐使用零转速选项，因为这些传感器在低转速时不能为检测电路提供清晰边沿。

每个转速表模块接收一或两个涡流传感器或磁传感器信号，信号范围是+10.0V 到

-24.0V，信号超出此范围在模块内部受限。报警点设置: 一级报警可由转速表为每一测量值设置。除此之外，二级报警可由转速表测量值中的任意两个值设置。所有报警点由软件组态。报警点可调，通常可在满量程的

0～100%范围内设置。报警延迟可由软件编程，并设置如下：报警1: 从1 到60 秒，调节间隔为1 秒；

报警2: 从1 到60 秒，调节间隔为0.1 秒。前面板LED灯的含义与前面提到的模件相似， 下图为转速模件前视图和几种I/O模件的后视图

1. 状态LED

2. 缓冲传感器输出

3. I/O 模块，带内部端子 4. I/O 模块，带外部端子

5. I/O 模块，TMR，带外部端子

6. I/O 模块，带内部安全栅和内部端子

10、3500/53 超速检测模块

本特利内华达的3500 系列机械检测系统的电子超速检测系统是高度可靠、快速响应的冗余转速表系统，专门用于机械的超速保护。3500/53 模块可用于组成2 选2 或3 选2(推荐)表决系统。安装超速检测系统的3500框架要求配备冗余电源。

每一个超速检测模块接收一个涡流传感器或磁传感器的信号，输入信号的范围是＋10.0V 至 -24.0V。信号超出此范围，在模块内受限。适用于本特利内华达3300 8mm 涡流传感器，3300 16mm 高温涡流传感器（HTPS），7200 5mm、8mm、11mm和14mm 涡流传感器，3300 RAM涡流传感器，或磁传感器。

前面板LED（发光二极管）含义：

OK LED: 指示3500/53 模块工作正常

TX/RX（传送/接收）LED: 指示3500/53 模块正在与3500 框架内其它模块进行通讯 Bypass（旁路）LED: 指示3500/53 模块处于旁路状态

Test Mode （测试模式）LED: 指示3500/53 模块处于测试状态

Alarm（报警）LED: 指示一个报警条件已发生，与之联系的继电器已动作传感器缓冲 输出: 每一模块前部都有一个用于缓冲输出的同轴接头，每一接头均有短路和静电保护 对于转速，可以设置低于或高于报警水平(设置点)。另外，对转速可设置危险 (超速)设置点。所有报警设置点均由软件组态来设置。报警点可调，并通常在0～100%的满量程范围内调整。

报警时间延迟: 在频率高于300 Hz 时少于30ms 。 其他功能详见3500/53 超速保护系统操作与维护手册。

1) 主模块，前视图 2) 状态LED

3) 缓冲传感器输出，为传感器提供未滤波的输出，输出具有短路保护

4) I/O 模块，后视图

根据3500/53超速检测模块前面板

LED状态同样可以判断模件的故障，如下表所示：

11、3500/32 4通道继电器模块

4 通道继电器模块是一个全高度的模块，它可提供四个继电器的输出量。任何数量的4 通道继电器模块，都可放置在框架接口模块右边的任一个槽位里。4 通道继电器模块的每个输出都可以独立编程，以执行所需要的表决逻辑。

每个应用在4 通道继电器模块上的继电器，都具有“报警驱动逻辑”。该报警驱动逻辑可用“与门”和“或门”逻辑编程，并可利用框架中的任何监测器通道或任何监测器通道的组合所提供的报警输入(警告或危险)。该报警驱动逻辑应用框架组态软件编程，可满足应用中的特殊需要。

注意: 需要三重模块冗余(TMR)的情况下应使用3500/34 TMR 继电器模块。 前面板LED含义： OK LED（发光二极管）：模块工作正常时闪亮

TX/RX LED：用于传送和接收，当该模块与框架中其它模块间通讯正常时闪亮 CH ALARM LED：当该继电器通道处于报警状态时闪亮

继电器类型： 两个单极双掷(SPDT)继电器，连接在一起组成一个双极双掷(DPDT)形式 密封形式：环氧树脂密封；接触寿命100,000 次@5A，24Vdc 或120Vdc ； 工作方式：每个通道都可以通过开关，选择成正常情况不带电或正常情况带电

1) 发光二级管，用来指示继电器通道的情况

2) 用来把继电器触点联到外部设备的终端

3) 控制继电器触点如何工作的开关

4) 4 通道继电器及I/O模块

通过前面板发光二极管的状态，我们可以诊断该模件的故障，如下图所示：

12、3500/34 三重模块冗余（TMR）继电器模块

对于满足ISA S84.01-1996对安全仪表系统极高可靠性要求的应用，3500 系列机械保护系统支持三重模块冗余(TMR)继电器模块。TMR 继电器模块采用三个独立的继电器提供一个继电器输出。TMR 继电器模块与专门的TMR 框架接口模块和三个监测器模块一起使用，提供3 选2 表决输出。

TMR 继电器模块中的每个继电器包含“报警驱动逻辑”。报警驱动逻辑采用“与”和“或”逻辑编程，可以应用于来自框架中任何监测器通道或几个监测器通道的报警输入（警告和危险）。报警驱动逻辑由3500 框架组态软件根据不同的应用需要编程。 TMR 继电器模块的功能：

3500/34 TMR 继电器模块由两部分组成：TMR 继电器模块（两个）和TMR 继电器输入/输出

（I/O）模块。通过编程，两个TMR 继电器模块 同时行使同样的功能，有效地提供冗余支持。

每一部分的功能如下：

TMR 继电器模块： TMR 继电器模块根据用户编程的报警驱动逻辑，为4 个继电器通道的每个通道提供3 个独立的报警触点信号。每个继电器通道的报警驱动逻辑由3500 框架组态软件编程。在 TMR 框架内，用于报警驱动逻辑的报警信号（通道警告、通道

危险、监测器警告等）由三个监测器通过三个独立的数据通道同时提供。TMR 继电器模块分别检测每个数据通道，生成三个报警触点信号，并发送到TMR 继电器I/O 模块。如果某一个数据通道的OK 状态为NOT OK，则与该通道相关的报警触点信号将被置为无效。

TMR 继电器 I/O 模块： TMR 继电器 I/O 模块包含12 个继电器，分为4 个通道组，每组3 个继电器。这种方式为4 个继电器通道提供3 选2 继电器表决功能。对于每个继电器通道，TMR 继电器模块提供3 个报警触点信号。每个报警触点信号输入到通道组中的一个继电器。这些继电器通道组从电气设计上可以提供下表中所列的3 选2 表决。此外，每个TMR 继电器模块提供一个经TMR继电器I/O 模块检测的OK 状态。如果模块处于NOT OK 状态，来自该模块的报警触点信号将不被检测。

TMR继电器模块包含六个LED，用于指示运行状态 OK LED: 当模块正常工作时点亮

传送/接收（TX/RX） LED: 指示传送和接收。当框架内的模块之间通讯正常时闪亮 通道报警（CH ALARM） LED: 当继电器通道处于报警状态时点亮

继电器类型：三个双极双掷(DPDT)继电器连接成一个单极单掷 (SPST) 形式 ，不支持灭弧功能。

环氧密封，触点寿命100,000 次 @ 1.5 A, 24 Vdc 或 1 A, 120 Vac 继电器在使用时每个通道为常带电

TMR继电器方块图

下图为TMR继电器模块的前后视图

1) 状态 LED

2) 继电器触点与外部仪表的连接端口

3) 主模块，前视图 4) TMR I/O 模块

13、3500/92 通讯网关

3500/92 通讯网关具有广泛的通讯能力，可通过以太网TCP/IP 和串行(RS232/RS422/RS485)通讯协议将所有框架的监测数据和状态与过程控制和其它自动化系统集成。它也支持与3500 框架组态软件和数据采集软件的以太网通讯。支持的协议包括：

? Modicon Modbus?(通过串行通讯)

? Modbus/TCP(用于TCP/IP 以太网通讯的串行Modbus 的另一种形式) ? 有的本特利内华达协议(与3500 框架组态和数据采集软件包通讯) 3500/92 通过RJ45 与10BASE-T 星型拓扑以太网络连接。

3500/92 具有与3500/90 相同的通讯接口、通讯协议以及其它特点，不同的是，3500/92 具有可

组态的Modbus 寄存器功能，能提供与初始值寄存器一样的功能。

前面板发光二极管（LED）状态 OK LED: 指示3500/92 运行正常。

TX/RX LED: 指示3500/92 与3500 框架中的其它模块通讯。 3500/92通讯网关的前后视图如下所示：

1) 状态发光二极管 2) 通讯网关模块 3) RS485 I/O 模块

4) RS232/RS422 I/O 模块 5) 以太网/RS232 I/O 模块 6) 以太网/RS485 I/O 模块

其他还有：3500/33 16通道继电器模块，3500/46M水电监测器、3500/60和3500/61温度监测器、3500/62过程变量监测器、3500/72M活塞杆位置监测器、3500/77汽缸压力监测

器、3500/93 LCD显示装置和3500/95系统集成pc显示装置，我们不常用，这里不再赘述。

课后习题：

1、 TSI系统的基本构成。 2、 TSI各模块的基本功能。

3、 3500/40卡LED灯闪动频率的含义。

第二节 TSI系统上电、调试前的各项准备工作

正文内容：

TSI系统各测量元件到卡件的供电电源及反馈信号都是弱电信号，多数前置器的供电电源为 —24V。现场安装不规范极易造成仪表的损坏，甚至是系统卡件的损毁。这将给机组的稳定运行带来极大的安全隐患。所以按部就班、有条不紊、认真仔细的进行系统上电前及调试前的各项检查是极其必要的。TSI系统上电前的各项准备工作步骤如下：

第一步：检查确认所有探头是否已经试装完毕。

TSI探头试装工作是系统上电、调试工作能顺利进行的关键。这个工作必须在上电前结束。此工作的结束意味着所有探头都能够顺利的安装在图纸设计的位置，探头距离测量面的位置能够达到其自身线性区间范围内，探头位置固定牢固可靠，探头延长线出线无阻碍，距离能够安全接入中间接线盒内。

需要注意以下重点：

1、 检查键相探头位置是否有键相槽，很多时候此键相槽经常漏加工。 2、 检查转速探头所安装的齿轮盘的齿数。

3、 检查所有支架及出线位置是否在扣轴承箱盖时有阻碍。 4、 检查所有接头是否都已经做好了绝缘处理的措施。

5、 对照所有探头校验报告，检查探头距离安装面的距离是否在校验报告的线性区间

内。

6、 检查趋近式传感器靶面是否存在额外的附着物，成为干扰源(Runout)，如凹坑、锈

斑等。

7、 检查支架及探头有没有锁紧防松动处理措施。

第二步：确认TSI所有信号电缆与强电电缆分开敷设。

电缆按照信号、控制、动力电缆进行分层敷设这是在设计规范上强制要求的。但现场施工中有很多时候会出现强电电缆及信号电缆放置在同一个桥架的不规范现象。对于TSI的电缆一定要严格杜绝。

特别是以下几个区域： 1、 电缆桥架主通道内TSI信号电缆必须与强电电缆严格分开，容易交叉的区域在

机柜进口处、电缆竖井、与电气电缆桥架交叉处。

2、 TSI电缆必须有单独的分支桥架、保护管、预埋管，绝对不允许在这几个地方

与强电电缆进行无隔离的平行敷设。

3、 各测量探头电缆所经过的中间接线盒及接线箱内不允许有强电电缆接入。 4、 TSI机柜内部电源电缆必须与信号电缆区分绑扎。

第三步：确认TSI机柜接地是否良好并单独隔离。

TSI机柜必须有单独的接地母牌及连续性接地，最好在设计之初就严格按照要求设计单独的接地极及连续接地线。如果设计时没有单独设计，最好与DCS接到同一个接地母牌上。确认机柜内的接地线已经按照图纸连接完毕。对地电阻小于0.2欧姆。

保证系统单端接地至关重要，要避免由于接地回路而导致干扰信号无处释放或因无处接地使设备无端损坏。下图1为前置器至3500机柜I/O模块之间正确的接地方式，在I/O模块处单点接地；而图2所示即为错误的接地方式，这就造成了信号线从端子排到信号输入端没有屏蔽层保护。就如同一个奔赴失火现场的消防对员全身都穿好了防火服，但却忘记戴头盔一样。像这样的联线如无干扰源则太平无事，一旦出现干扰信号则毫无防范能力，而且查找起来非常难。

同时，探头与延长电缆之间的接头处也要特别注意，内部接头要与外部屏蔽层保持绝缘，现在我们比较好的做法是：把探头电缆和延长线之间的接头锁紧以后，缠上几层我们平常密封用的生料带，要缠结实，然后外部用热缩管缩紧。这样既能防止接头松动，又能防止接头处进油后破坏绝缘。

还有一个要注意的地方就是，3500同轴电缆的结构如下图所示，

中心导体外部屏蔽层内部屏蔽层绝缘层

不管是探头还是延长线，都要轻拿轻放，敷设时不能硬拉硬扯，防止电缆被扯断或者绝缘层被刮破，导致屏蔽层接地。

第四步：接线情况检查。

对TSI机柜每根芯线进行对地绝缘电阻检查、电缆连续性检查、屏蔽检查、电缆芯线是否串有感应电压检查。对机柜主副电源进行检查并将电源送至机柜电源开关，并测量确认电压在规定范围内。

第五步：卡件安装。

部分TSI系统在到达现场时机柜内只有一个空框架（如下图），所有卡件为了防止运输过程中损坏都是单独放在防静电袋中封箱保存的。因此，所有卡件到达现场后需要另行安装。

安装时应注意以下几点：

1、 卡件从静电袋中拿出安装时一定要有防静电措施，最好带防静电手镯进行安装，防

止卡件内的元件因静电而产生损坏。

2、 安装时一定要将框架内的灰尘用毛刷和吹风机清扫干净，防止卡件安装完毕后接触

不良。

3、 检查框架内部的所有卡件插针完好无弯曲。

4、 安装卡件时一定要同时对好每个卡件的上下卡槽，顺框架卡槽缓慢推入到插针位置。

卡件最好从左到右依次安装。如果安装不当，及易造成框架的插针损坏，所以安装时一定要仔细。

第六步：TSI组态软件及电脑等设备的准备。

每套TSI系统到达现场后都会携带与之系统配套的组态软件，TSI系统软件经常更新，如果软件与硬件不匹配，很容易造成在调试过程中无法组态、无法下装等现象。

进行TSI组态工作必须配备带有RS-232 串行接口的电脑，也就是通常调试用的九针的串口公型接头。现在一般笔记本电脑不配备这种接口，只有调试用机才配备，所以在确认自己要进行TSI系统调试工作前一定要提前准备好调试用电脑。

TSI电脑组态必须有配套的数据线、所有探头和卡件校验报告、通讯模块的转换钥匙，用于连接电脑和TSI的通讯模块。厂家会统一配供，开箱检查时注意清点，防止调试工作开始以后才发现配件不全。 课后习题：

1、 检查探头试装应该注意的重点。

2、 TSI电缆敷设检查的重点区域有哪些？ 3、 TSI系统接地应该注意的事项。

第三节 TSI系统上电基本步骤

TSI系统上电过程就是对机柜的各个卡件、就地前置器、探头进行送电的整个过程。由于现场施工环境复杂，在TSI系统调试及第一次上电过程中现场有很多不确定性因素发生。比如：现场探头附近存在电焊作业等强电流干扰信号。TSI系统的模拟量输出、开关量输出等信号未确定究竟是有源信号还是无源信号等。因此上电前必须确认所有检查工作已经结束。

送电步骤如下：

1、 送电前将机柜内除电源模块、通讯模块外的其他模块输入输出端子（快插插头）全部脱

开，也可以将机柜内中间端子的接线全部脱开。以次来确保机柜卡件的稳定性。

2、 在快插接头脱开以后，用万用表再次确认内部电源回路绝缘电阻大于500兆欧。电源开

关下口处电源电压在设计及机柜卡件要求的合理范围内。 3、 再次确认接地电阻不大于0.2欧姆。 4、 将电源开关合闸，检查机柜卡件电源模块是否带电，所有卡件灯是否按照一定规律闪动。

按照硬件知识中介绍的LED灯闪动规律检查卡件是否都已经正常工作。

5、 检查所有卡件前后板是否有迅速发热、有糊味、轻微打火、冒烟等现象。如果有类似现

象及时断开电源开关并检查。

6、 确认所有状态无误后，带电稳定系统8小时时间。每隔1小时检查一次系统状况，确认

系统能够连续稳定运行后进行下一步工作。

课后习题：

1、TSI上电过程简介。

第四节 TSI系统组态的基本设置

TSI组态过程相对于一些大的系统来说相对比较简单，所有组态用框架都是系统内部设定好的，因此不需要编辑。需要调试人员做的仅仅是通过电脑读取所有卡件的框架模板，然后根据模板和就地设备参数修改相应的数据就可以了。具体过程如下：

第一步、组态软件的安装。

将3500组态软件按照安装提示安装到调试用的电脑上。

第二步、将通讯模块逻辑硬件锁用钥匙将开关从“运行”转换到“编程”状态。

第三步、调试设备硬件连接。

将调试用电脑与TSI系统通讯模块用TSI通讯电缆连接起来。

第四步、上装组态。

先打开电脑上已经安装好的软件。

在主界面出现以后，点击连接按钮。

连接按钮

点击后选择Direct-----Connect,

当连接图标显示循环转动时说明此时电脑与TSI系统已经连接完成。（如下图）

连接图标

点击上装按钮，将TSI预先组好的数据库读到电脑主机上。这里之所以命名上装是因为电脑的功能要比TSI系统功能强大，能够对TSI系统进行管理，所以电脑相对于TSI系统来说就是上位机。所以此过程叫做上装。

上装按纽

此时软件会自动读取各卡件的类型和原始设定数据。

读取完成后会显示如下：

左侧四个按钮是组态过程中用到的。

Slot按钮功能是：在离线或在线状态下先点击此按钮，然后点击每块卡件，可以对卡件进

行模块类型选择和改变。

Options按钮的功能是：在线状态下，先点击此按钮，然后点击每块卡件，可以对卡件进行

相应的编程和组态。

Setpoints按钮的功能是：在线状态下，先点击此按钮，然后点击每块卡件，可以对卡件进

行报警点设置。

Point names按纽的功能是：先点击此按钮，然后点击每块卡件，可以对卡件的每个通道进

行点名编辑。

此时调试人员就可以进行组态工作了。电源模块与通讯模块一般在出厂就已经设定完毕，所以可以跳过。

我们先从上图的第一块卡件3500/25卡，也就是所谓的键相器模块开始组态。点击options按钮，然后点击此卡件，此时会跳出如下页面。

需要组态主要选项如下：

Channel------------代表着通道

Active-------------代表着此通道是否被激活。 Signal polarity----代表着键相传感器所监视的设备凸轮上检测点是凹槽（notch）还是凸

台（projection）

Type---------------代表键相传感器的类型是涡流式（proximitor）或是磁阻式（magnetic） Hysteresis---------代表着能使键相探头正常工作的门槛电压值。 Orientation--------代表键相探头的安装方向。

Event setup--------代表转轴每旋转一周的键相位信号的脉冲数，与设备凸轮上的检测点

数量一致。

Upper RPM limit----代表键相位信号的满量程上限值。

RPM clamp value----代表键相信号失效通过通讯网关时将保持的数值。

根据现场实际情况及探头的校验报告设定各部分参数，所有设定完成后点击OK按钮。

3500/50卡组态画面如下：

点击options按钮，然后点击3500/50卡，此时会跳出如下页面。 Rotor speed------------代表将通道按照转子速度进行组态。

Rotor Acceleration&speed---------代表将通道按照转子加速度进行组态。 Zero speed-------------代表将通道按照零转速进行组态。 Reverse speed-------- 代表将通道按照反转信号进行组态。

点击options按钮进入转速组态页

Speed----------------------------------------转速量程选定。 Speed band-----------------------------------此范围内不利于机器运转。（一般不定） Peak speed-----------------------------------通道的峰值速度记录。

Recorder output------------------------------输出记录，可以在信号故障时固定4mA

或2mA输出。

Threshold -----------------------------------触发信号的传感器电压水平。 Alarm delay----------------------------------报警点延迟时间设定。

Signal polarity------------------------------信号的极性，凹槽或是凸台。

Supply conditioned keyphasor-----------------提供整型后的键相位信号，供其他卡件

通道使用。

Transducer selection-------------------------传感器选择。（按照探头型号） Events per revolution(EPR)--------------------每转事件数。（测量面的凹槽或凸台数） Alarm mode-----------------------------------报警模式，如果选择闭锁，所有报警只

有通过复位才能将报警解除。

Transducer orientation-----------------------探头的安装角度。

Barriers-------------------------------------保安器设定。如果在监测器和传感器之

间安装了保安器，选择具体选项，用于隔离外界电流信号。

零转速、加速度、反转组态设定与上面基本相同，不同的是零转速和反转需要两个通道同时使用。

点击setpoints按钮，然后点击3500/50卡进入报警点设置画面。进行报警点设置。

激活

此画面上可以在转速范围内任意设置报警点。在报警点设定完毕后一定要要在激活（Enabled）此选项，否则将不会有开关量输出。设定完毕后点击OK按钮。

3500/53卡是超速卡件，它是一个通道的模块，一般是两个或三个一组进行超速保护的应用。一般采用2选1或者3选2的报警模式进行工作。卡件必须相临安装，只需要设定第一块卡件的组态，剩余的将与其组态同步。 3500/53卡组态画面如下：

组态设置及报警设置与3500/50卡设置相同，可参照50卡设置进行。

3500/42卡是位移、速度、加速度卡件。此卡件可以对轴振、盖振、轴向位移、偏心、胀差、速度、加速度等信号进行组态。42卡是40卡的升级，组态基本相同。 点击options按钮，然后点击3500/42卡，此时会跳出如下页面。

Channel pair type ---------------------------通道组态类型。 Keyphasor association------------------------相关键相器。 Primary--------------------------------------基本键相器。 Backup---------------------------------------后备键相器。

上图为拷贝按钮，可以将每个通道的组态数据进行相互的拷贝和对等，方便同类型组态设置。

点击上图的Options按钮，进入每个通道的组态页面。

Didrect-------------------------------振动的量程范围。 Gap ----------------------------------间隙电压值。

Trip multiply-------------------------报警增倍。选择用于暂时增加报警值， Direct frequency response-------------通频响应。用于通频振动测量的带通滤波器上下

限。

Zero position------------------------零点电压，在设定轴位移、胀差零点是有效。 Normal thrust direction--------------设定探头的正负方向，趋近探头为正还是远离探

头为正。在设定轴位移、胀差是有效。

其他的选项与前面介绍的相同。请参见（3500/50卡设置）

报警页面的设置与前面的介绍也相同。请参见（3500/50卡设置）

3500/45卡是胀差及轴向位移卡件。组态方法和选项与上面的42卡相同。具体选项可参见42卡的设置。

3500/33卡是16个通道的继电器卡件。可以对前面的卡件进行报警点的组态并输出开关量信号。

点击options按钮，然后点击3500/33卡，此时会跳出如下页面。

Latching relays-------------------------------------锁定继电器。 Relay channel pair(DPDT)----------------------------继电器成对组态，所谓的双刀双

制。

Alarm drive logic----------------------------------报警逻辑

如果想进行组态，首先选定一个通道，然后点击激活。

在右下角卡件图表处选择你想组态的卡件。

你所组态卡件已经设置好的报警点就会出现在右上角。其中，主菜单中的报警和危险值是指卡件中任何一个通道的报警和危险值的综合信号。每个通道也会有单独的报警选项。

双击任何一个报警点选项，此选项就会出现在Alarm drive logic 选项框中。

S07C##A2所代表的意思是：TSI第7块卡件所有通道的危险值的综合报警输出。

S07C01P01A1所代表的意思是：TSI第7块卡件第一个通道的报警值输出。

如果现场需要一些综合的报警输出，可以从Operators 选项中用与法则、或法则进行一些复杂的报警累加，以达到你想要的效果。

所有组态完毕后直接点击OK就可以了。

3500/92卡是对外通讯模块，可以支持六台主机的通讯，主机必须具有MODBUS协议或3500组态软件和数据采集软件的DCS或者是PLC。可以通过3500组态软件快捷菜单的File---connect---network建立连接。此功能不经常使用。在此不做详细介绍。

所有卡件设定完毕后，接下来的工作就是将组态下装到TSI系统中。点击下装按钮。

下装

此时会出现如下页面。

将你已经修改的卡件选定，然后点击OK，下装工作就自动开始了。下装完成后，组态工作就正式完成了。

此时你需要做的就是将新修改的组态备份到电脑上一份。点击File—save保存到电脑上，以备日后查询和检查。 课后习题：

1、 TSI上装及下装过程简介。 2、 3500/50卡组态的主要数据。 3、 3500/33卡组态过程简介。

第五节 TSI探头单体调试工作

TSI系统组态完成后，紧接着就要进行探头的单体调试工作。此工作就是用已经设置好的组态和校验报告指导现场TSI探头安装及调整参数的过程。

主要工作分为以下几个方面。

1、 转速探头调试。此探头调试工作比较简单，指导现场安装人员将探头按照1mm的距离安

装完，然后将安装位置的齿轮盘齿数添加到组态中并填写好安装方向就可以了。

2、 键相探头调试工作类似转速探头，指导现场安装人员将探头按照1mm的距离安装完，然

后将安装位置的齿轮盘齿数添加到组态中并填写好安装方向就可以了。

3、 轴振探头调试需要根据其校验报告，查找其误差比较小的中性点进行安装就可以了。一

般轴振探头最线性的区间在-11V左右。安装完成后注意按照从面向汽轮机前箱的方向设定右侧的探头为X，左侧的探头为Y，并在组态中添加好安装角度。安装的间隙电压值可以从就地前置器直接量取。

4、 偏心探头调试需要根据校验报告，找出查找其误差比较小的中性点在组态中设置为零点

电压，然后指导现场人员按照零点电压值进行安装。

5、 轴向位移与胀差的单体调试过程比较烦琐，需要根据汽轮机推力轴承的中心点为零点指

导单体调试工作。具体操作步骤如下：

第一步、确定冷态状态下转子的零点位置。

一般情况下厂家规定推力轴承的中心点为零点确定为轴向位移和胀差的零点

位置。轴向位移的正负方向设置以靠近推力轴承工作面方向为正，以远离工作面方向为负。高压缸胀差以转子向机头方向膨胀为正，低压缸胀差以转子向发电机方向膨胀为正。（这几点需要重点记忆）

因此现在需要协调机务专业将汽轮机大轴顶到推力轴承的零点上。但现场实际情况是，机务专业很难将大轴准确的顶到推力轴承的零点位置上。所以现场机务专业一般会将大轴在推力轴承的工作面和非工作面之间来回推一遍，并用专业测量仪器测量出推力轴承内的间隙值。然后将大轴推到推力瓦的工作面上或直接告诉你现在大轴距离工作面的距离。此时调试人员要做的就是根据推力轴承的间隙值和现在大轴的位置确认探头应该安装的间隙电压。

现举例说明如下： 推力轴承间隙是：4mm

现大轴位置已经紧靠在工作面上。 探头安装方向如下图

零点位置 工作面 非工作面 大轴中心线

探头 4mm 转子凸轮 推力轴承

从上图及机务专业给出的数据可以看出，探头、工作面、转子的关系是转子凸轮越靠近工作面，相应的距离探头的距离就越近。轴向位移的正负定位原则是转子凸轮趋近工作面为正，所以相应的，此探头的正负方向定位为，趋近探头为正，远离为负。

查看一下所要安装探头的校验报告，可以看出，探头在-11V左右误差最小，所

以可以初步设定探头零点电压为-11V。探头每移动一毫米电压变化3.99V。探头距离测量面越近电压越小。

有了以上这些数据，我们就可以计算探头现在需要安装的间隙电压了。当大轴在零点时探头应该安装的间隙电压值为-11V。但此时大轴在工作面上，推力间隙是4mm，所以当大轴推到工作面时，大轴的位置与零点位置相差2 mm。此时大轴相对于零点位置，靠近了探头2 mm。根据校验报告，探头越靠近测量面电压越小，此时探头应该安装的间隙电压为： -(11-2×3.99)=-3.02V

此时探头的安装间隙电压为-3.02V，方向设置为趋近为正。

胀差零点计算与此基本相同。需要特别注意的是正负方向一定要确认，如果正负方向设置错误，零点电压将发生2倍的偏移。这对机组来说将是非常危险的。

课后习题：

1、 轴相位移及胀差零点电压设置过程。 2、 轴相位移及胀差正负方向如何确定。 3、 大轴振动X向及Y向确认。

第五节 TSI系统调试过程中常见的问题及处理方法

问题：转速探头在低速下有显示，在高速下无显示。 可能的原因：探头安装距离过大，超过其探头测量范围。 处理方法：重新调整探头距离。

问题：转速显示不正确，偏低或偏高。

可能的原因：转速组态设置的事件数与现场齿轮盘实际齿数不符。 处理方法：重新确认组态事件数。

问题：无键相信号。

可能的原因：键相凸轮盘缺少键相槽。安装距离过大。

处理方法：检查是否有键相槽，如果缺少，现场加工。或现场调整探头距离。

问题：探头显示无故逐渐变大或变小。

可能的原因：探头与延长线的中间连接快插接头接地。 处理方法：检查中间接头的绝缘。

问题：探头安装时，间隙电压始终显示不正确。 可能的原因：探头与延长线不配套，或损坏。

处理方法：检查探头与延长线的编号。或重新校验。

问题：推力瓦工作面温度长时间远高于非工作面时，轴相位移显示为负值。 可能的原因：轴相位移方向设置错误。

处理方法：检查探头安装的方向及工作面位置，重新检查组态数据。

问题：卡件在正常运行时LED旁路灯常亮。 可能的原因：卡件出现故障。

处理方法：检查此卡件探头的数据曲线，是否有异常，是否有接地情况，卡件部分功能被抑制，需要更换新卡件。

问题：探头振动不稳定，会出现跳变，机组正常运行时，振动曲线不平滑。 可能的原因：探头安装不牢固，电缆屏蔽不好所以受到外界干扰。 处理方法：检查屏蔽情况，检查探头安装情况。

问题：TSI开关量及模拟量输出到其他系统时无显示。 可能的原因：信号类型设计错误。

处理方法：检查TSI信号输出的类型是否能与其配套系统相对应。

问题：继电器无报警输出。

可能的原因：继电器模块组态错误，或没有激活。 处理方法：检查组态。